景观格局通过土地利用等下垫面变化,改变林冠截留、蒸散发等水文过程,进而影响流域的径流过程。探究景观格局变化时空变化规律,研究流域景观格局与水文过程的响应机制,分析流域不同景观格局下的径流特征,为合理调整流域内土地利用空间结构、减少洪旱灾害和治理生态环境提供基础支持。本研究以辽东大伙房水库上游社河流域为研究对象,首先,利用遥感技术和地理信息系统技术,通过多期遥感影像解译分类土地利用类型及景观格局指数动态分析,研究了1987、2002、2015年社河流域的景观格局变化特征;其次,以解译的3期DEM数据、土壤数据、土地利用类型数据和气象数据等作为驱动数据,构建社河流域SWAT水文模型,模拟不同土地利用情景下的水文过程;最后,基于景观格局变化和SWAT模型的模拟结果,通过灰色关联分析法和皮尔森相关分析,探讨了流域内景观格局动态变化和径流量生态响应关系,主要内容如下。(1)对研究区1987-2015年间3期遥感数据进行土地利用分类并计算其景观格局指数,结果表明:林地、草地面积先减少后增加,农田、建设用地面积先增加后减少,矿体面积持续增加,其中林地和农田的转入转出最为活跃;类型水平和景观水平上的景观指数的变化表明景观形状趋于复杂,呈破碎化趋势,连通性有小幅降低,分布趋于非均衡性。(2)收集并处理模型运行所需流域基础资料,建立模型运行所需数据库,对社河流域的径流量进行模拟。为对模拟结果进行有效的校准和验证,本研究利用SWAT-CUP的SUFI-2算法进行敏感性参数率定,通过多次迭代运算确定了10个径流模拟敏感参数最优取值,完善模型参数本地化;模拟流域的年、月和日径流过程,其校准期和验证期模拟值和实测值的拟合度均良好,各时间尺度径流模拟的相关系数R~2和确定性系数Ens均满足评价标准。(3)在1987、2002、2015年土地利用情景下,模拟2010-2011年气象条件下径流过程,结果表明森林面积的减少导致丰水年径流量的增加及平水年径流量的减少,土地利用变化在平水年对径流量的影响更为显著。建立林地、农田、草地三种极端土地利用情景,与2015年土地利用情景进行径流量对比分析,结果表明丰水期径流量林地情景<草地情景<农田情景,在平水期径流量农田情景<草地情景<林地情景。(4)利用灰色关联度分析法对林地、农田、建设用地、矿地和草地5种景观类型和降雨量共6个因子对径流系数的影响进行分析,结果表明降雨量对径流系数的关联度最大,景观类型中林地对径流模拟的关联度最大,农田和建设用地对径流系数的影响很接近。(5)各个子流域的景观格局指数变化率与各个子流域月平均径流量变化率进行Pearson相关分析,结果表明:类型水平上林地和农田斑块面积变化率与径流量变化率呈显著相关性;景观水平上,斑块个数(NP)和平均斑块面积与径流量变化显著相关,形状指数(LSI)和面积加权平均分维数(FRAC_AM)在平水条件下与径流量变化率呈负相关关系;蔓延度(CONTAG)和聚集度指数(AI)变化率在平水年气象条件下与径流量变化率之间呈正相关关系。与丰水年径流变化相比,景观格局指数变化与平水年径流变化的相关性更为显著。